tamilnadu

img

விடை தேடும் தொடர் பயணத்தில் ஒரு வெளிச்சம்! - எஸ்.விஜயன்

அறிவியல் என்பதே சிக்கலான கேள்விகளை எழுப்பி அதற்கான விடை தேடுவதுதான். ஒரு கேள்விக்கான விடையைக் கண்டுபிடித்தவுடன் அத்துடன் அடுத்த சிக்கலான கேள்வி எழும். இதுவே அறிவியலின் தொடர்பயணமாக இருந்து வருகிறது. எனவே இன்றைய அறிவியல் கண்டுபிடிப்பு ஒன்று நேற்றைய அறிவியல் கண்டுபிடிப்பின் தொடர்ச்சியே. “மற்ற வர்களைவிட மேலதிகமான விஷயங்களை நான் பார்த்தி ருக்கிறேனென்றால் எனக்கு முந்தைய மேதைகளின் தோளில் நின்று நான் பார்க்கிறேன் என்று அர்த்தம்“என்ற ஐசக் நியூட்டனின் கூற்று மீண்டும் மீண்டும் நிரூபிக்கப்பட்டு வருகிறது. இதற்கு உதாரணமாக மருத்துவத்திற்கான இந்த ஆண்டு நோபல் பரிசை  கூறலாம். வெப்பம், குளிர்ச்சி, அழுத்தம் ஆகியவற்றை நமது உடல் உணர்தலுக்குப் பின்புலமாக உள்ள மூலக்கூறு இயக்கங்களை கண்டுபிடித்த இரு அறிவியலாளர்களுக்கு இந்த ஆண்டின் மருத்துவத்திற்கான நோபல் பரிசு வழங் கப்பட்டிருக்கிறது. ஒருவர் டேவிட் ஜூலியஸ் என்ற அமெரிக்கர். இவர் கலிஃபோர்னிய பல்கலைக் கழகத்தின் சான் ஃபிரான்ஸில்கோ வளாகத்தைச் சேர்ந்தவர். இன் னொருவர் ஆர்டெம் பாடாபௌடியன் என்ற லெபனானிய அமெரிக்கர். இவர் கலிஃபோர்னியாவின் லஹொயா நகரிலுள்ள ஸ்கிரிப்ஸ் ஆய்வுக்கூடத்தைச் சேர்ந்தவர். பொதுவாக உணர்தல் என்பது மேல் தோலில் தூண்டப்பட்டு நமது நரம்பு மண்டலத்தில் மின்சமிக்ஞைகளாக மூளை க்கு சென்றடைந்து முளையால் கிரகிக்கப்பட்டு உணர்த லாகும். நரம்பு மண்டலத்தில் தூண்டுதல் எப்படி நடை பெறுகிறது என்பதே விடைதெரியாத கேள்வியாக இருந்தது. இதற்கான விடையை அதற்கே உரித்தான மூலக்கூறுக ளின் இயக்கத்தை துல்லியமாக வரையறுத்ததால் இந்த  இருவருக்கும் இந்த ஆண்டு நோபல் பரிசு கொடுக் கப்பட்டது.

விளக்கத்தைப் பார்ப்போம். நமது உடலில் நெருப்பு படும்போது நெருப்பில் உள்ள துகள்கள் மூளையையும் நமது மேல்தோலையும் இணைக்கும் இழை ஒன்றை உருவி எடுக்கிறது என்று  17ஆம் நூற்றாண்டைச் சேர்ந்த ரெணே தெக்கார்தே  விளக்கம் கொடுத்தார். பத்தொன்ப தாம் நூற்றாண்டில் வந்த விளக்கங்களில் முக்கியமானது, நமது தோலில் குறிப்பிட்ட சில இடங்களானது குறிப்பிட்ட அதாவது தொடுதல், வெப்பம், குளிர்ச்சி போன்ற உணர்வுக ளை தூண்டும் ஆற்றல் பெற்றவை என்பதும் அவை வெவ்வேறு வகையான நரம்புகளை செயல்படுத்துகின்றன என்பதும்தான்.  இதனையடுத்து நரம்பு மண்டலத்தின் மீது ஆய்வாளர்களின் கவனம் திரும்பியது. தெகார்த்தே கூறிய இழை இப்பொழுது நரம்பாகிவிட்டது. 

இருபதாம் நூற்றாண்டில் உணர்தலுக்கான நரம்பியல் அமைப்புமுறைக்காக ஐந்து நோபல் பரிசுகள் கொடுக் கப்பட்டிருக்கின்றன . 1906ஆம் ஆண்டின் மருத்துவத்திற் கான நோபல் பரிசானது காமில்லோ கோல்ஜி, சான்டி யாகோ ராமோன் கஜோல் ஆகியோருக்கு  நரம்பு மண்ட லத்தின் கட்டமைப்பை கண்டறிந்ததற்காக கொடுக்கப் பட்டது. இவர்கள் உடலுக்குரிய உணர்தல் அமைப்புமுறை யை உடற்கூறியல் அடிப்படையில் முதன்முறையாக விளக்கியிருக்கிறார்கள். இதற்கு அடுத்து 1932ஆம் ஆண்டின் மருத்துவத்திற்கான மற்றொரு நோபல் பரிசு சார்லஸ் ஷெர்ரிங்டன், எட்கர் ஆட்ரியன் ஆகியோருக்கு வழங்கப்பட்டது.  நியூரான்கள் என்ற விசேடமான செல்க ளின் செயல்பாடுகளைக் கொண்டு உடலுக்குரிய உணர்வு அமைப்புமுறையை இவர்கள் விளக்கினார்கள். இதற்கு அடுத்ததாற்போல், 1938ஆம் ஆண்டு நோபல் பரிசு  அனிச் சைச் செயல்களை தூண்டும் நரம்பிழைகள் பற்றி அறி தலுக்காக இது வழங்கப்பட்டது. இந்த நோபல் பரிசை வென்றவர் கோரினில் ஹேமேன்ஸ். இதற்கு அடுத்த கட்டமாக, ஒரு ஒற்றையிழை நரம்பின் வெவ்வேறு செயல் பாடுகளை ஜோசப் எர்லாஞ்சர், ஹெர்பர்ட் ஸ்பென்ஸர் காஸர் ஆகியோர் கண்டறிந்தனர். இவர்கள் 1944ஆம் ஆண்டின் மருத்துவத்திற்கான நோபல் பரிசை வென்றனர். நரம்பு மண்டல ஆய்வுப்பணிக்கான அடுத்த நோபல் பரிசு 1963ஆம் ஆண்டு ஹாட்கின், ஹகஸ்லே, ஜான் எக்லேஸ் ஆகியோ ருக்கு வழங்கப்பட்டது. இவர்கள் அயனிகளின் இயக்க அடிப்ப டையில் நரம்புசெல்களின் செயல்பாட்டை விளக்கினர்.

தோல், தசைகளின் உணர்தலுக்கான நரம்பிழைகள் ஆகியவற்றின் வழியாக தூண்டலுக்கான ஆற்றல் பரவு வதை கோட்பாட்டடிப்படையில் இருபதாம் நூற்றாண்டின் இந்தக் கண்டுபிடிப்புகள் நிறுவியது. வெவ்வேறு வகை யான நரம்பிழைகள், அவற்றால் கொண்டு செல்லப்படும் செய்திகள் கடத்தப்படும் வேகம், செயலூக்க ஆற்றல் எல்லை, பரவுதலுக்கு எடுத்துக் கொள்ளும் நேரம் போன்ற கண்டுபிடிப்புகள் நமது உடலின் இயக்கத்தை உணர்தல், இயங்குவெளி பற்றிய பிரக்ஞை, தொடு உணர்வு, வெப்ப உணர்வு, அசைவியக்க உணர்வு ஆகியவற்றை திருப்தி கரமாக விளக்குகிறது. எனினும் வெப்பம், தொடுதல் ஆகிய வற்றின் ஏற்பிகள், அவற்றிலுள்ள மூலக்கூறுகள், இவை உணர்ந்து கொண்டதை நரம்பிழைகளுக்கு சமிக்ஞைக ளாக எவ்வாறு மாற்றப்படுகின்றன என்பது புரியாத புதிரா கவே நீடித்து வந்தது.

ஒருவர் அடுப்படியில் நிற்கையில் தீப்பொறி ஒன்று அவரது வலது கைமீது படுகிறது என்று வைத்துக் கொள் வோம். தீப்பொறியின் வெப்பத்தை மேல்தோல் ஏற்பி வெப்ப சமிக்ஞையாக மாற்றுகிறது. இந்த சமிக்ஞை நரம்பிழை மூலமாக தண்டுவடத்தின் வழியாக மூளைக்குச் செல்கிறது. சில சமயம் தண்டுவடமே கட்டளைகளை பிறப்பித்து அவற்றை மோட்டார் நியூரான்கள் மூலமாக தசைகளுக்கு அனுப்பும். எனினும் இந்த சமிக்ஞைகளை மூளையில் உள்ள நியூரான்கள் பரிசீலித்து வெப்பம் ஏற்படுத்திய வலி யாக மாற்றிப் பதிவு செய்கிறது. மூளையானது இடது கையை வைத்து தீப்பொறி பட்ட வலது கையின் இடத்தை வெடுக் கென தேய்க்குமாறு கட்டளையிடுகிறது, தண்டுவடம் அல்லது மூளை இடும் கட்டளைகளை நியூரான்கள் சமிக்ஞை களாக மாற்றி கட்டளைகளை இடது கையின் தசை நார்க ளுக்கு மோட்டார் நியூரான்கள் வழியாக அனுப்புகிறது. தசை நார்கள் சுருங்கி விரிந்து இடது கை இயங்கி உள்ளத்தின் கட்டளையை நிறைவு செய்கிறது. இது அவ்வளவும் கண்ணிமைக்கும் நேரத்தில் நடைபெற்றுவிடுகிறது. மூளையும் தண்டுவடமும் ஒரே நேரத்தில் சமிக்ஞைகளைப் பெற்று கட்டளைகளை பிறப்பிக்கின்றன. தண்டுவடம் இடும் கட்டளைகளை நாம் அனிச்சைச் செயல் (Reflexes) என்கிறோம். இந்த இரண்டு கட்டளைகளுக்கும் முரண்பாடு ஏற்பட்டால் மூளையின் கட்டளையே இறுதியாக ஏற்றுக் கொள்ளப்படும்.

தீங்கு விளைவிக்கும் வெப்பம் அல்லது அழுத்தம் போன்றவைகள் இரைச்சல் தூண்டுதல் (Noxious Stimuli) என்ற வகைப்பட்டவை.   இவை உடனடி நடவடிக்கை களை கோருபவை.  வலிகள் இரைச்சல் தூண்டுதல் வகை யைச் சேர்ந்தவை.

இப்படியாக உடலின் இயக்கமானது அது இயங்கும்  சுற்றுச் சூழலை உன்னிப்பாக உணர்ந்து அதற்கேற்றாற் போல் தகவமைத்துக் கொள்ளும் ஆற்றலை உள்ளடக்கி யதாக இருக்கிறது. இதற்கு முக்கியமான ஆரம்பகட்ட உணர்தல் செயல்  இந்த ஆரம்பகட்ட உணர்தலுக்கு முக்கிய மானது உடலில் பண்புபெயர்ப்பியாக (Transducer) செயல் படும் அமைப்புமுறையைப் பற்றிய சரியான புரிதல்தான். வெப்பம், குளிர்ச்சி, அழுத்தம் போன்ற கூறளவுகளை (Parameters) உடற்கூறு ரீதியாக உணரும் ஏற்பிகளா னவை அவற்றை மின்சமிக்ஞைகளாக மாற்றும், பண்பு பெயர்ப்பிகளாக செயல்படுகின்றன. இந்த நுண்ணிய மின்சமிக்ஞைகள்தான் நரம்பிழைகள் மூலம் மூளைக்குச் செல்கிறது. ஆக, நமது மேல்தோலில் உள்ள ஏற்பிகள் எவ்வாறு பண்பு பெயர்ப்பியாக செயல்படுகின்றன? இக்கேள்விக்கான விடையைத்தான் இந்த ஆண்டின் மருத்துவத்திற்கான நோபல்பரிசு கண்டுபிடிப்புகள் கொடுக்கின்றன.  

கடந்த ஐம்பது ஆண்டுகளில் மரபணு ஆய்வுகளில் ஒரு பாய்ச்சல் முன்னேற்றம் ஏற்பட்டு மனித மரபணுக்கள் அத்தனையும் 2000ஆம் ஆண்டில் தொகுக்கப்பட்டுவிட்டது. மரபணுக்கள் (Gene) நமது செல்லுக்குள் சுருட்டி வைக் கப்பட்டிருக்கும் டிஎன்ஏ (DNA)வின் இணைப்புச் சங்கிலி கள். குறிப்பிட்ட நீளமுள்ள டிஎன்ஏவை ஒரு குரோமோ சோம் (Chromosome) என்றழைக்கிறோம். மனித செல்லுக்குள் 23 ஜோடி குரோமோசோம்கள் உள்ளன அதாவது 46 குரோமோசோம்கள் உள்ளன. ஒவ்வொரு மரப ணுவும் உடலின் ஒவ்வொரு செயலையும் உறுப்புகளின் பண்புகளையும் தீர்மானிப்பவை. எதிரெதிர் திசையில் சுழன்று செல்லும் நூலிழை போன்ற அமைப்பே டிஎன்ஏ யின் அமைப்பாகும். டிஎன்ஏக்கு மூன்று முக்கியப் பணிகள் உள்ளன. ஒன்று, தன்னுருவாக்கப் பணி. இரண்டு, செல்பிரி தலின் போது புதிய செல்களை உருவாக்குவது.  மூன்றாவது நமது உடலுக்குத் தேவையான புரோட்டீன்களைத் தயாரிப்பது. புரோட்டின்கள்தான் தசைகளாவும் திசுக்களா கவும் செயல்படுகின்றன அவை உணர்விகளாகவும் செயல்படுகின்றன. தசைகளின் இயக்கம், ஒளியை உணர்தல், தொடு உணர்ச்சி, வெப்பம் குளிர்ச்சி ஆகிய வற்றை உணர்தல் போன்றவற்றிற்கு புரோட்டீன்களே காரணம். 

வெப்பம் உணர்தல் புதிருக்கு தீர்வு

மரபணுத் தொகுப்பு பணிகள் நடைபெற்றுக் கொண்டி ருக்கையில் நமது உடலின் ஒவ்வொரு உணர்தல் செயல்பாட்டிற்கும், குறிப்பிட்ட மரபணுவே பொறுப்பு என்ற முடிவுக்கு 1990களிலேயே அறிவியலாளர்கள் வந்து சேர்ந்து விட்டனர். 

வெப்பத்தை சமிக்ஞைகளாக மாற்றுவது நரம் பிழையின் நுனியில் இயற்கையாக அமைந்த அய னிப்பாதைகளா அல்லது மேல் தோலில் உள்ள வேறு ஏதேனும் ஏற்பிகளா என்ற கேள்விக்கு விடைகாண டேவிட் ஜூலியஸ், கெப்ஸைஸின் என்ற மூலக்கூறுடன் இணையும் ஏற்பிகள் ஏதேனும் இருக்கிறதா என்று ஆய்வின் கவ னத்தை திருப்பினார்.  மனித மரபணுக்களில் ஏதேனும் ஒரு மரபணு உண்டாக்கும் புரோட்டீன்தான் இந்த  கெப்ஸைஸினுடன் வினைபுரிகிறது என்று அனுமா னித்தார். கிட்டத்தட்ட 20,000 - 25,000 மனித மரபணுக்கள் இருக்கின்றனவே இதில் எது உருவாக்கும் புரோட்டீன் கெப்ஸைஸினுடன் வினைபுரிகிறது என்று எவ்வாறு கண்டறிவது?  அவரும் அவருடன் பணிபுரிந்து வந்த மைக்கேல் ஜே கேத்தரினா என்பவரும் இணைந்து கெப்ஸைஸினுடன் வினைபுரியும் சாத்தியமுள்ள மரபணுக்களின் தொகுப்பு ஒன்றை உருவாக்கினர்.

 டேவிட் குழுவினர் தண்டுவடத்தில் இருக்கும் நியூரான் களை (rodent dorsal root ganglia) எடுத்து அவற்றிலுள்ள முக்கியமான மரபணுக்களின் பிரதிகளை (cDNA) எடுத்து சேகரித்தனர். ஒரு நீண்ட நெடிய பயணத்திற்குப் பின் அந்த மரபணுவை அடையாளம் கண்டுவிட்டனர். இந்த மரபணு தயாரிக்கும் புரோட்டீனானது தற்காலிகமாக எதிரயனிப் பாதையை அமைக்கும் ஆற்றலுள்ள ஏற்பிகளின் குடும்பத்தைச் சார்ந்தது. (Transient Receptor Potential (TRP) Cation Channels). இவ்வகை எதிரயனிப் பாதை (Cation Channel) உருவாக்கும் ஏற்பிகளை வானிலாய்ட் ஏற்பிகள் என்றழைப்பார்கள். எனவே இதற்கு TRPV1 என்று பெயரிடப்பட்டது. ஆய்வுக்கூட ஆய்வு முடிவுகளும் அதையொட்டிய பல விஷயங்களும் TRPV1 என்ற புரோட்டீனைத் தாங்கி நிற்கும் ஏற்பிகளே வெப்பம் உண்டாக்கும் எரிச்சல் என்ற உணர்வை நரம்பிழைகளில் அயனிப்பாதையை உண்டாக்கி நுண்ணிய மின்சமிக் ஞைகளாக மாற்றும் பண்புபெயர்ப்பிகள் என்ற முடிவை உறுதி செய்தன.  TRPV1 கண்டுபிடிப்பானது ஒரு உடைப்பை ஏற்படுத்திய கண்டுபிடிப்பாகும். இதனைத் தொடர்ந்து குளிர்ச்சியை உணரும் புரோட்டீன் TRPM8 கண்டு பிடிக்கப்பட்டது. TRPV1ஐ கண்டுபிடிக்க எப்படி கெப்ஸை ஸின் உதவியதோ, குளிர்ச்சி அறியும் மரபணுவான TRPM8 கண்டுபிடிக்க மென்தால் (Menthol) என்ற வேதிப் பொருள் உதவியது. மிளகாய்ப்பொடி எரிச்சலை ஏற்படுத்து வதுபோல், மென்தாலைத் தொட்டால் குளிர்ச்சி உணர்வு ஏற்படும்.  தொடர்ச்சியாக நடைபெற்ற ஆய்வுகளின் விளை வாக வெப்ப உணர்வில் செயல்படும் பண்புபெயர்ப்பி கள் அனைத்தும் TRP குடும்பமாக அடையாளப்படுத்தப் பட்டுவிட்டன.  TRPV1, TRPA1, TRPM2, TRPM8 போன்ற முக்கியமான மரபணுக்கள் கண்டுபிடிக்கப்பட்டு அவை களின் குணாம்சங்கள் வரையறுக்கப்பட்டு ஆய்வுக் கூடத்தில் நிறுவப்பட்டுவிட்டன. இதன் மூலம் வலிஉணர் வின் ரகசியங்கள் அனைத்தும் கட்டுடைக்கப்பட்டுவிட்டன

அழுத்தம் உணர்தல் புதிருக்கான தீர்வு

தொடுதல், கிள்ளுதல், குத்துதல், அடித்தல் உட்பட அனைத்தையும் உணருவது இயந்திர அழுத்த உணர்வாக வகைப்படுத்தப்படுகின்றன. வெப்பத்தை உணரும் ஏற்பி கள் இருப்பது போது அழுத்தத்தை உணரும் ஏற்பிகளும் இருக்கின்றன. இந்த ஏற்பிகளில் உள்ள குறிப்பிட்ட புரோட்டீன்கள் அழுத்தத்தை நுண்ணிய மின்சமிக்ஞை களை தூண்டும் பாதைகளை உண்டாக்கும் பண்புப் பெயர்ப்பிகளாக இருக்கின்றன. 

 வெப்பஉணர்வு ஏற்பிகளிலுள்ள புரோட்டீனை கண்டுபிடிக்க தண்டுவட நியூரான்களை மட்டும் எடுத்து பரிசோதிக்க  பாடாபௌடியன் முடிவு செய்தார். இயந்திர விசையால் நுண்ணிய மின்தூண்டல் நடைபெறும் பிளாஸ்மா ஜவ்வுகளில் உள்ள Neuro2A என்ற வகை செல்களை இவர் ஆய்வுக்காக தெரிவு செய்தார். இவற்றில் குறிப்பிட்ட 72 மரபணுக்களை பிரித்தெடுத்து ஆய்வுகளை தொடர்ந்தார். இவையனைத்தும் தொடுதலுக்கான அய னிப்பாதையை உண்டாக்கும் புரோட்டீன்களை படைப்ப வை. ஒவ்வொன்றாக ஆய்வுசெய்து வருகையில் அவர் தேடிய மரபணுவைக் கண்டடைந்தார். அது FAM38A என்ற மரபணுவாகும். இதற்கு PIEZO1 என்று மறுபெயரிட்டு அழைத்தார். மனிதக் கருநிலையில் உருவாகும் சிறு நீரகத்தில் உள்ள ஜவ்வுகளின் செல்கள் (HEK-293 அழுத் தத்திற்கு எதிர்வினையாற்றுகின்றன. இவை அழுத்தத் தால் அதிகளவில் மின்தூண்டல் பெறுகின்றன. இவற்றில் PIEZO1 புரோட்டீன்கள் இருப்பதால் இப்படி வித்தியா சமான எதிர்வினைகள் வருகின்றன என்பதை அறிந்தார். அவருடைய தேடலின் முதல் படியாக PIEZO1 அமைந்தது. இதன் குணாம்சத்தை ஆய்வு செய்து வரையறுத்தபின் இதே குணாம்சமுள்ள மரபணுக்கள் தண்டுவட நியூரான்களில் உள்ளனவா என்று ஆய்வு செய்தார். இதில் அவர் PIEZO2 என்ற மரபணுவை கண்டறிந்தார். PIEZO2 பற்றிய ஆய்வுகளைத் தொடர்ந்தார். மேல்தோலின் அடுத்த அடுக்கில் உள்ள மெர்க்கல் செல்லானது (Merkel Cell) தொடுதலுக்கு எதிர்வினையாற்றும் தூண்டல் பெறு கிறதென்றும், இது தொடுதலின் போது PIEZO2 உண்டாக் கும் புரோட்டீன் தூண்டும் அளவிற்கு இருக்கின்றன என்பதை பாடாபௌடியன் ஆய்வின் வாயிலாக 2014ஆம் ஆண்டில் நிறுவினார். இறுதியில் PIEZO2 என்ற புரோட்டீனே அழுத்த உணர்வை நுண்ணிய மின்சமிக்ஞை களாக மாற்றும் பண்புப் பெயர்ப்பிகளில் உள்ளன என்றும் அறிவித்தார்.  இந்தக் கண்டுபிடிப்பானது நரம்பியல் அறி வியலில் ஒரு புரட்சியை ஏற்படுத்தியது. 

TRPV1, TRPM8, PIEZO புரோட்டீன்களில் அயனிப் பாதைகள் திறக்கப்படுகின்றன என்ற கண்டுபிடிப்பானது வெப்பம் குளிர்ச்சி, இயந்திரவிசை ஆகியவற்றை உணர்வதற்கு, நரம்பிழைகளில் கடத்தப்படக் கூடிய நுண்ணிய மின்சமிக்ஞைகளுக்கான பாதையை இந்த புரோட்டீன்கள் உண்டாக்குகின்றன என்ற கண்டு பிடிப்பானது வலி சம்பந்தமான ஆய்வுகளையும் நரம்பு  மண்டலத்தில் விடுவிக்கப்படாத இதர புதிர்களை விடு விப்பதற்கும் வழிகோலியதால் இந்த கண்டுபிடிப்பு களுக்கு நோபல் பரிசு வழங்கப்பட்டது. இந்த இரு கண்டுபிடிப்புகளாவை சட்டென நிகழ்ந்த கண்டுபிடிப்பு கள் அல்ல. அது ஒரு தொடர்பயணம். இந்த தொடர் பயணமானது முட்டி நிற்கும் தருணங்களில் உடைப்பை ஏற்படுத்தி பயணத்தை தொடர உதவி செய்தவர்கள் அங்கீகரிக்கப்படுகிறார்கள். 

 

 

;